/**
 * @Author Fizz Pu
 * @Date 2020/10/19 下午9:13
 * @Version 1.0
 * 失之毫厘，缪之千里！
 */

/**
 * 输入整数数组 arr ，找出其中最小的 k 个数。例如，输入4、5、1、6、2、7、3、8这8个数字，则最小的4个数字是1、2、3、4。
 *
 *  
 *
 * 示例 1：
 *
 * 输入：arr = [3,2,1], k = 2
 * 输出：[1,2] 或者 [2,1]
 * 示例 2：
 *
 * 输入：arr = [0,1,2,1], k = 1
 * 输出：[0]
 *
 *
 * 来源：力扣（LeetCode）
 * 链接：https://leetcode-cn.com/problems/zui-xiao-de-kge-shu-lcof
 * 著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。
 */

// 1. 排序解决这个问题 O(nlgn);
// 2. 采用堆的方法 O(klgn)
// 3. 采用快速排序的思路，但要改变数组 ，类似与线性时间选择，O(n)



import java.util.Arrays;
import java.util.Random;


public class LeeOff40 {
    private  static Random random = new Random();
    public int[] getLeastNumbers(int[] arr, int k) {
        int[] res = null;
        int piv;
        if(invalidePar(arr, k)) throw new IllegalArgumentException("参数错误");
        k = Math.min(arr.length, k); // 防止k超过数组长度
        piv = getPiv(arr, 0, arr.length-1);
        while (piv != k - 1){
            if(piv > k - 1)piv = getPiv(arr, 0, piv - 1);
            else if(piv < k - 1) piv = getPiv(arr, piv + 1, arr.length - 1);
        }
        res = new int[k];
        System.arraycopy(arr, 0, res, 0, k);
        return  res;
        }

    private boolean invalidePar(int[] arr, int k){
        return (arr == null) || (k <= 0) || arr.length == 0;
    }

    /**
     * 选定一个枢纽，一个数组分成两部分， 左边的比这个数小，右边的数比这个数大
     * @param arr
     * @param start
     * @param end
     * @return 这个枢纽的下标
     */
    private int getPiv(int[] arr, int start , int end){
        int index = start + random.nextInt(end-start+1);
        swap(arr, start, index); // index位置的元素和start位置的元素交换顺序
        int origin = arr[start], leftP = start, rightP = end;
        while (leftP < rightP){
            // 从后往前扫描，找到一个小于origin的值
            while (leftP < rightP && arr[rightP] >= origin)--rightP;
            swap(arr, rightP, leftP);
            // 从前往后扫，找到一个大于origin的值
            while (leftP < rightP && arr[leftP] <= origin)++leftP;
            swap(arr, leftP, rightP);
        }
        return leftP;
    }

    private void swap(int[] arr, int start, int index){
        // arr[start] 和 arr[index] 交换， 适用与不同的两个数字
        /*arr[start] = arr[start] ^ arr[index];
        arr[index] = arr[start] ^ arr[index];
        arr[start] = arr[start] ^ arr[index];*/

        /*arr[start] = arr[start] + arr[index];
        arr[index] = arr[start] - arr[index];
        arr[index] = arr[start] - arr[index];*/
        int temp = arr[start];
        arr[start] = arr[index];
        arr[index] = temp;
    }

    public static void main(String[] arg){
        LeeOff40 lee = new LeeOff40();
        System.out.println(Arrays.toString(lee.getLeastNumbers(new int[]{3,2,1}, 2)));
        System.out.println(Arrays.toString(lee.getLeastNumbers(new int[]{0,1,2,1}, 1)));
        // System.out.println(Arrays.toString(lee.getLeastNumbers(new int[]{1,5,2}, 0)));
        // System.out.println(Arrays.toString(lee.getLeastNumbers(new int[]{1,5,2}, 4)));
        // System.out.println(Arrays.toString(lee.getLeastNumbers(null, 4)));
        //  System.out.println(Arrays.toString(lee.getLeastNumbers(new int[0], 4)));
    }
}

